Новые сообщения в форуме · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]







Страница 1 из 11
Модератор форума: Визинга 
Форум » Вопросы начинающих радиолюбителей » Отвечаем на вопросы начинающих радиолюбителей!!! » Светодиод
Светодиод
АдминистраторДата: Четверг, 28.10.2010, 22:56 | Сообщение # 1
Admin

Репутация:


Группа:
Администратор


Сообщений: 774
Награды: 27
Статус:Offline

Светодиод
Пассивный электронный элемент

Светодио́д или светоизлучающий диод (СД, СИД, LED англ. Light-emitting diode) — полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его цветовые характеристики зависят от химического состава использованного в нем полупроводника. Считается, что первый светодиод, излучающий свет в видимом диапазоне спектра, был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса группой, которой руководил Ник Холоньяк.
Как и в любом полупроводниковом диоде, в светодиоде имеется p-n переход. При пропускании электрического тока в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).
Не всякие полупроводниковые материалы эффективно испускают свет при рекомбинации. Лучшие излучатели относятся к прямозонным полупроводникам (то есть таким, в которых разрешены прямые оптические переходы зона-зона), типа AIIIBV (например, GaAs или InP) и AIIBVI (например, ZnSe или CdTe). Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS).
Диоды, сделанные из непрямозонных полупроводников (например, кремния, германия или карбида кремния), свет практически не излучают. Впрочем, в связи с развитием кремниевой технологии, активно ведутся работы по созданию светодиодов на основе кремния. В последнее время большие надежды связываются с технологией квантовых точек и фотонных кристаллов.

Первое известное сообщение об излучении света твёрдотельным диодом было сделано в 1907 году британским экспериментатором Генри Раундом из Маркони Лабс.
В 1961 году Роберт Байард и Гари Питтман из компании Texas Instruments открыли и запатентовали технологию инфракрасного светодиода.
Первый в мире практически применимый светодиод, работающий в световом (красном) диапазоне, разработал Ник Холоньяк в компании General Electric в 1962 году. Холоньяк, таким образом, считается «отцом современного светодиода». Его бывший студент, Джордж Крафорд, изобрёл первый в мире жёлтый светодиод и улучшил яркость красных и красно-оранжевых светодиодов в 10 раз в 1972 году. В 1976 году, Т.Пирсол создал первый в мире высокоэффективный светодиод высокой яркости для телекоммуникационных применений, изобретя полупроводниковые материалы, специально адаптированные к передачам через оптические волокна.
Светодиоды оставались чрезвычайно дорогими вплоть до 1968 года (около $200 за штуку), их практическое применение было ограничено. Компания Монсанто была первой, организовавшей массовое производство светодиодов, работающих в диапазоне видимого света и применимых в индикаторах. Компании Хьюллет-Паккард удалось использовать светодиоды в своих ранних массовых карманных калькуляторах.
Вклад советских учёных


Олег Лосев, создатель одного из первых светодиодов в середине 1920-гг.
Хотя люминесценцию в карбиде кремния впервые наблюдал Раунд в 1907 году, Олег Владимирович Лосев в Нижегородской радиолаборатории в 1923 г. показал, что она возникает вблизи p-n-перехода[1].
О. В. Лосев вполне оценил практическую значимость своего открытия, позволявшего создавать малогабаритные твёрдотельные (безвакуумные) источники света с очень низким напряжением питания (менее 10 В) и очень высоким быстродействием. Полученные им два авторских свидетельства на «Световое реле» (первое заявлено в феврале 1927 г.) формально закрепили за Россией приоритет в области светодиодов[2], утраченный в 1960-гг. в пользу США после изобретения современных светодиодов, пригодных к практическому применению.
Характеристики

КПД светодиодов в основном колеблется от 60 до 80 %. Потребление энергии в 8 раз меньше чем у ламп накаливания. Срок службы — в 80 раз дольше (почти 50 тысяч часов). Стоимость почти в 100 раз больше.[3]
Спектральные характеристики
Цвет светодиода определяется не цветом пластика его корпуса, а типом полупроводникового материала, из которого он сделан.
Ассортимент цветов у светодиодов очень широк.[4]
Преимущества

По сравнению с другими электрическими источниками света (преобразователями электроэнергии в электромагнитное излучение видимого диапазона), светодиоды имеют следующие отличия:
Высокий КПД. Современные светодиоды немного уступают по этому параметру только натриевым газоразрядным лампам [5]. Однако натриевые лампы непригодны для освещения жилых помещений из-за низкого качества света.
Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствие нити накаливания и иных чувствительных составляющих).
Длительный срок службы. Но и он не бесконечен — при длительной работе и/или плохом охлаждении происходит «отравление» кристалла и постепенное падение яркости.
Спектр современных люминофорных диодов аналогичен спектру люминесцентных ламп, которые давно используются в быту. Схожесть спектра обусловлена тем, что в этих светодиодах также используется люминофор, преобразующий ультрафиолетовое или синее излучение в видимое с хорошим спектром.
Малая инерционность.
Малый угол излучения — также может быть как достоинством, так и недостатком.
Низкая стоимость индикаторных светодиодов, но высокая стоимость при использовании в освещении.
Безопасность — не требуются высокие напряжения.
Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.
Отсутствие ядовитых составляющих (ртуть и др.), в отличии от люминесцентных ламп.
Применение светодиодов

Современный люминофорный светодиод в ручном электрическом фонаре. Яркость аналогична 15 Вт бытовой лампе накаливания.
Основная статья: Светодиодное освещение
В уличном, промышленном, бытовом освещении.
В качестве индикаторов, в виде одиночных светодиодов (например индикатор включения на панели прибора) так и в виде цифрового или буквенно-цифрового табло (например цифры на часах)
Массив светодиодов используется в больших уличных экранах, в бегущих строках. Такие массивы часто называют кластерами светодиодов, светодиодными кластерами, или просто кластерами.
В оптопарах
Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и светофорах
Светодиоды используются в качестве источников модулированного оптического излучения (передача сигнала по оптоволокну, пульты ДУ, светотелефоны, интранет[6])
В подсветке ЖК экранов (мобильные телефоны, мониторы, телевизоры и т. д.)
В играх, игрушках, значках, USB-устройствах, и других гаджетах.
В светодиодных дорожных знаках
В гибких ПВХ световых шнурах Дюралайт
Органические светодиоды — OLED

Основная статья: OLED

Применение светодиодов в светофоре

Светодиодная лампа
Многослойные тонкоплёночные структуры, изготовленные из органических соединений, которые эффективно излучают свет при пропускании через них электрического тока. Основное применение OLED находит при создании устройств отображения информации (дисплеев). Предполагается, что производство таких дисплеев будет гораздо дешевле, чем жидкокристаллических.
Главная проблема для OLED — время непрерывной работы, которое должно быть не меньше 15 тыс. часов. Одна из проблем, которая в настоящее время препятствует широкому распространению этой технологии, состоит в том, что «красный» OLED и «зелёный» OLED могут непрерывно работать на десятки тысяч часов дольше чем «синий» OLED. Это визуально искажает изображение, причем время качественного показа неприемлемо для коммерчески жизнеспособного устройства. Хотя сегодня «синий» OLED все-таки добрался до отметки в 17,5 тыс. часов непрерывной работы.
Дисплеи из органических светодиодов применяются в последних моделях сотовых телефонов, GPS-навигаторах, для создания приборов ночного видения.

Прикрепления: 8088480.jpg(5Kb) · 8577808.png(1Kb) · 0680540.png(12Kb) · 8630078.jpg(10Kb)


Мозг на 80% состоит из жидкости. И мало того, что она тормозная, так некоторым еще конкретно не долили.
 
ВизингаДата: Среда, 01.12.2010, 21:46 | Сообщение # 2

Репутация:


Группа:
Помощник администратора


Сообщений: 179
Награды: 22
Статус:Offline
Правильное питание светодиодов для начинающих

Если коротко, то питать светодиод необходимо стабилизированным постоянным током не выше номинального. Есть три основных способа получить стабилизированный постоянный ток: резистивная стабилизация, линейная стабилизация и импульсная стабилизация.

Резистивная стабилизация тока. Берем источник стабилизированного напряжения, светодиод и резистор. Сопротивление резистора ® вычисляется следующим образом: напряжение источника (Uи) минус суммарное падение напряжения на всех последовательно подсоединенных светодиодах (Uд) при необходимом токе и все это делить на этот самыйй ток (I).

R = (Uи – Uд) / I

Полученная цифра это расчетное сопротивление, которое необходимо. Реально в цепи будет стоять какой-нибудь резистор из стандартного ряда: ... 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51...100, 110, 120, 130, 150, 160... Если резистор будет больше расчетного, то ток через светодиоды будет меньше и наоборот. Для нахождения рассеиваемой на резисторе мощности, умножьте квадрат тока на выбраный номинал резистора. Резистивная стабилизация, это пассивное ограничение рабочего тока, не способное реагировать на изменение параметров схемы, например, снижение прямого падения напряжения на светодиоде в процессе эксплуатации.

Линейная стабилизация тока. Потребуется микросхема линейного стабилизатора с возможностью регулировки выходного напряжения (или специализированная микросхема для питания светодиодов, в этом случае читайте документацию на микросхему). Типичным примером микросхемы линейного стабилизатора служит LM 317 L, предпочтительней использовать микросхемы класса LDO - Low Dropping Voltage - т.е. с низким прямым падением напряжения, что часто позволяет увеличить количество светодиодов в цепочке. Расчет: делим значение опорного напряжения выбранной м/с (Uref) на необходимый ток (I), полученное значение является нужным номиналом резистора ®.

R = Uref / I

Выбираем стандартный резистор с ближайшим номиналом, пересчитываем протекающий через него ток и вычисляем его мощность. Конденсаторы по рекомендациям в документации на микросхему. Для питания от сети переменного тока служат специальные высоковольтные линейные стабилизаторы, например LR12 от Supertex inc, методика расчета такая же.

Импульсная стабилизация. Построение работающего от сетевого напряжения импульсного стабилизатора является сложной задачей, требующей большого опыта и технических знаний. Сбои в работе могут привести к травмам, выходу из строя дорогостоящего оборудования и даже к летальному исходу экспериментатора. Основные проблемы возникают из-за неправильно разведенной топологии и отсутствия навыков. Низковольтовые импульсные стабилизаторы довольно просто реализуются на микросхемах с глубокой интеграцией. Необходимых характеристик можно достигнуть, только доработав предлагаемую в документации схему под конкретную задачу.

Расчет цепи при питание от аккумлятора.

СИД - полупроводниковый прибор, поэтому банальный расчет как для лампы накаливания здесь не подходит. СИД имеет такую характеристику как "Падение Напряжения", ее можно узнать у продавца, если только продавец не слышит такие слова в первый раз в своей жизни. Это значение можно примерно приравнять к двум - трем вольтам. В расчетах цепей с СИД самый главный параметр - сила тока, она не должна превышать номинального тока СИД. Для ограничения тока служит резистор (сопротивление). При правильном подборе сопротивления, СИД можно подключать к любому напряжению.

Примерную величину сопротивления можно рассчитать по формуле, взяв за основу закон Ома.

R(Ом)=(Uакку - Uпад) / I

Где:
R - искомое сопротивление в Омах.
Uакку - напряжение на аккумуляторе в Вольтах. (всегда берем максимум - 14.4 вольта)
Uпад - падение напряжение на СИД в Вольтах. (если СИД включены последовательно, значит сумма падений на всех СИД).
I - номинальный ток СИД в Амперах

Произведем примерный расчет для одного моего светодиода, рассчитанного на 20mA (миллиампер) = 0.02A (ампера), с падением напряжения 3 вольта:

R = (14.4 - 3) / 0.02 = 570 Ом

Произведем примерный расчет для двух таких же светодиодов, подключенных последовательно:

R = (14.4 - (3+3)) / 0.02 = 420 Ом

Произведем примерный расчет для трех таких же светодиодов, подключенных последовательно:

R = (14.4 - (3+3+3)) / 0.02 = 270 Ом

Считаю, что заявленный производителем ток для моих светодиодов 20mA необходимо уменьшить до 15-18mA, потому что все светодиоды имеют разбросы по характеристикам, и для некоторых из них такой ток будет являться критическим, поэтому при перерасчете сопротивление будет немного большим.
Напоминаю, что эти расчеты были сделаны для МОИХ светодиодов, сейчас полно СИД, на которых падает 1.7 - 7 Вольт.

При покупке резисторов покупаются ближайшие по значению. Для таких малоточных СИД подойдут самые маломощные резисторы. Я покупаю мощностью 0.125 Ватт, отчасти из-за того, что у них удобные по жесткости ножки. Если вам нужна точность, то вот общепринятая формула расчета мощности резистора:

P(ватт) = Uакку * (Uакку / R)

Где:
P(ватт) - искомая мощность в Ваттах.
Uакку - напряжение на аккумуляторе в вольтах. (всегда берем максимум - 14.4 вольта).
R - сопротивление резистора в Омах.

Сообщение отредактировал Визинга - Среда, 01.12.2010, 22:08


Информация должна принадлежать людям бесплатно!
 
АдминистраторДата: Четверг, 02.12.2010, 09:30 | Сообщение # 3
Admin

Репутация:


Группа:
Администратор


Сообщений: 774
Награды: 27
Статус:Offline
Калькулятор для расчёта резистора для светодиода


Мозг на 80% состоит из жидкости. И мало того, что она тормозная, так некоторым еще конкретно не долили.
 
Форум » Вопросы начинающих радиолюбителей » Отвечаем на вопросы начинающих радиолюбителей!!! » Светодиод
Страница 1 из 11
Поиск:

- ЕСТЬ НОВОЕ СООБЩЕНИЕ
- НЕТ НОВЫХ СООБЩЕНИЙ

ElectroTOP - Рейтинг сайтов
Copyright Zloy Soft (Company) © 2008 - 2016